离子交换树脂是用于软化水的交换剂，在使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，使之恢复原来的组成和性能。目前，国内树脂的再生常用化学药剂酸碱法：使失效的树脂恢复交换能力，酸的使用通常采用HCl或H₂SO₄，碱的使用一般采用NaOH。目前，我公司脱盐水的装备能力有：40m³/h固定床三个系列，120m³/h双室浮动床两个系列，工艺流程是：原水阳离子交换器除碳器中间水箱阴离子交换器脱盐水箱。在生产中，采用酸碱法再生离子交换树脂，阳离子交换树脂的再生原来一直采用HCL，但再生过程产生的大量含CL^-废液难以处理，为解决废水的排放问题，将再生剂改为H₂SO₄。下面就H₂SO₄再生和HCL再生进行比较：

　　1、操作方法不同

　　1.1  H₂SO₄再生相对于HCL再生来说要复杂一些：HCL再生采用的是一步再生法，即进行预喷射后，将再生酸浓度一次性调节到指标范围内(一般控制3～4%)，再生液流速≤5m/h，以稳定的浓度、流速将需要消耗的再生剂量消耗完，开始后面的置换、清洗步骤；

　　1.2  H₂SO₄再生采用的是两步再生法，即进行预喷射后，将再生酸浓度调节到0.7～1.5％，再生液流速7～10m/h，第一步再生消耗再生剂总量的60%；第二步再生在第一步再生浓度的基础上，将再生液浓度直接调节到1.5～3.0%，再生液流速5～7m/h，第二步再生消耗再生剂总量的40%，当需要消耗的再生剂量全部消耗完时，开始后面的置换、清洗步骤。

　　2、再生剂消耗量不同

　　采用HCL再生和采用H₂SO₄再生消耗的酸量不同，生产成本不同。我公司固定离子交换器采用的是001*7的强酸性树脂，双室浮动离子交换器采用的是001*7的强酸性树脂和D113-III的大孔弱酸性树脂，树脂在不同的交换器和使用不同再生剂时，工作交换容量不一样。我公司离子交换设备树脂装载量及树脂的参数如表(一)所示：

　　表(一)

　　再生剂消耗量按下式计算：G=V₁×E_G×N×n/1000公斤              (1)

　　式中：V1……1台交换器中装载树脂的体积，m³；

　　　　　E_G……树脂的交换容量，克当量/米³；

　　　　　N……再生剂当量(或每1克当量再生剂所相当的克数，克/克当量；)

　　　　　n……再生剂实际用量为理论量的倍数，又称再生剂倍率。

　　实际消耗再生剂量为：G_G=G/ε×100公斤                     (2)

　　式中：ε——工业产品中再生剂的含量，以百分率表示，%   。

　　再生剂的当量为： H₂SO₄=49，HCL＝36.5；

　　HCL再生固定离子交换器的再生剂倍率取1.5，再生双室浮动床的再生剂倍率取1.3；H₂SO₄再生固定离子交换器的再生剂倍率取1.6，再生双室浮动床的再生剂倍率取1.2，根据式(1)和式(2)计算可得酸消耗量如表(二)所示：

　　表(二)

　　从表中数据可以看出，固定床系列H₂SO₄再生酸消耗量较HCL再生低，成本下降1.813元/次，双室浮动床系列H₂SO₄再生消耗酸量与HCL相当，生产成本上升6.28元/次。(我公司生产的HCL为335.00元/吨，H₂SO₄为344.00元/吨。)

　　HCL再生和H₂SO₄再生阳离子交换树脂，运行情况比较如下：

　　表(三)

　　从表中数据可以看出，H₂SO₄再生和HCL再生相比，装置周期制水量和出水指标基本一致。

　　3、废液排放量和处理废液成本不同

　　离子交换树脂运行一个周期后再生时排出的酸、碱性废液量，在处理一般水质的原水时，约占除盐系统出力的5～10%，对于阳离子交换树脂而言，采用HCL和采用H₂SO₄再生由于在操作控制上有区别，产生的废液量不同，使生产成本不同。

　　3.1 我公司的脱盐水装置再生操作参数如表(四)所示：

　　表(四)

　　3.2 废液排放量计算

　　3.2.1 酸性废液排放量Q₁，一般只考虑中和前阳离子树脂交换器酸性废水排放量，阴离子树脂交换器少量酸性废水的排放量忽略不计，按下式计算：

　　Q₁=V₁+V₂+V₃+V₄+V₅    m³/周期                 (3)

　　式中：V₁——反洗(或逆流再生的小反洗)水量，m³；

　　　　　V₂——进交换器稀再生液的体积，m³；

　　　　　V₃——置换水量，m³；                   V₄——正洗水量,m³；

　　　　　V₅——逆流再生时顶压前的放水量m³;

　　根据式(3)计算，可得酸性废水排放量如表(五)所示：

　　3.2.2碱性废水排放量Q₂计算

　　一般只考虑中和前阴离子树脂交换器碱性废水的排放量。

　　 Q₂=V₂+V₃+V₄      m³/周期                      (4)    

　　式中各符号含义同前。

　　根据式(4)计算，可得碱性废水排放量见表(六)所示：

　　3.2.3自行中和时剩余酸量的计算

　　水处理站内酸碱自行中和后，剩余的酸量G₄按下式计算：

　　废酸液中能被废碱液中和部分的酸量G₃=G₂*N₁/40  kg/周期         (5)

　　剩余酸量G₄=G₁ - G₃    kg/周期                                (6)

　　式中：G₂——阴离子交换器再生时消耗的NaOH量，kg；

　　　　　N₁——再生用酸的摩尔质量；           G₁——阳离子再生时消耗的酸量，kg；

　　根据式(1)计算可得 固定阴离子交换器再生消耗100%NaOH为102.94kg，双室浮动阴离子交换器再生消耗100%NaOH为546.36kg；根据式(5)、(6)计算，可得离子交换器再生废液经过自行中和后，剩余的酸量、中和剩余酸需100%的NaOH量见下表所示：

　　从表中数据可以看出，中和废水成本方面，H₂SO₄再生较HCL再生成本有所下降，其中固定床系列成本降低163.26元/周期，浮动床系列成本降低301.388元/周期。

　　4、结论

　　4.1 H₂SO₄再生阳离子交换树脂效果与HCL再生效果相当，但H₂SO₄再生操作较HCL再生复杂，并且由于再生时浓度控制得低，再生耗时较HCL再生长，废水排放量较HCL再生高；

　　4.2 H₂SO₄再生阳离子交换树脂酸消耗成本比HCL再生稍高，但H₂SO₄再生产生的废水，中和处理成本较HCL再生产生的废水中和处理成本低得多，使脱盐水装置总生产成本降低，并且废水中SO₄^2-离子比CL^-离子易处理，对环保排水有利。因此，硫酸再生阳离子交换树脂值得推广。

　　[参考文献]

　　[1]《热能工程设计手册》 化工部热工设计技术中心站    化学工业出版社   1998年6月第1版

　　[2]《热力发电厂水处理》下册  武汉水利电力学院电厂化学教研室编    水利电力出版社出版   1977年9月第一 版

　　[3]《工业用水处理设施设计计算》  化学工业出版社出版   2003年6月第1版